Kata Pengantar Ketua Editor

Pada tahun 2020, kita bersama-sama mengalami pandemik global wabak COVID-19. Hampir 2 juta orang meninggal dunia secara senyap. Menghormati kehidupan, menghormati sains, dan bersatu untuk melawan wabak ini telah menjadi konsensus antarabangsa. Perintah berkurung di Wuhan, banjir besar di Sungai Yangtze, kebakaran belukar di Australia, serangan belalang di Afrika, dan tercetusnya peperangan sengit di rantau Nagorno-Karabakh semuanya jelas terpahat dalam ingatan kita. Boleh dikatakan bahawa tahun 2020 merupakan tahun bencana besar; tetapi ini bukanlah semuanya. Pada tahun 2020, kita juga menyaksikan pemeteraian kerjasama perdagangan bebas serantau RCEP oleh 15 negara Asia-Pasifik, meningkatkan keyakinan ekonomi dunia, SpaceX mencapai penerbangan angkasa lepas berawak komersial pertama, dan misi Chang'e-5 mencapai kejayaan sepenuhnya. Pada masa ekonomi dunia terjejas teruk, China menjadi satu-satunya ekonomi utama yang mencapai pertumbuhan positif. Sebagai enjin pemulihan ekonomi, industri semikonduktor juga telah berani memikul tanggungjawabnya pada tahun 2020 dan mencapai hasil yang hebat: pada tahun 5G, cip 5G 5nm telah dilancarkan dengan jayanya, dan Apple melancarkan A14 Bionic menggunakan proses 5nm TSMC, yang mengintegrasikan 11.8 bilion transistor. Sejak itu, Huawei dan Samsung juga telah mengeluarkan siri Kirin 9000 dan Exyons 1080. Penerokaan dan pelaksanaan EDA di awan, vendor perisian EDA, syarikat reka bentuk IC dan faundri sedang bekerjasama dan mempromosikan, boleh menyesuaikan diri dengan keperluan penggunaan alat EDA, mempunyai penjadualan kuasa pengkomputeran pintar automatik berskala besar, dan sumber awan yang besar untuk menyediakan sokongan kuasa pengkomputeran yang anjal, secara langsung meningkatkan kitaran penyelidikan dan pembangunan serta kadar hasil cip, dan mengurangkan kos reka bentuk cip. Teknologi pembungkusan canggih 3D telah bertambah baik, memecahkan kesesakan Hukum Moore. Ia mempunyai kelebihan yang jelas dari segi integrasi, prestasi, penggunaan kuasa, dan sebagainya. Samsung mengumumkan tahun ini bahawa teknologi pembungkusan X-Cube3D baharunya sedia untuk digunakan... Sudah tentu, sebagai bintang yang sedang meningkat naik dalam bidang semikonduktor, semikonduktor generasi ketiga dan semikonduktor majmuk lain juga telah menarik banyak perhatian dan mempunyai banyak sorotan. Sila lihat pemandangan indah syarikat semikonduktor Belgium, Cissoid, di bawah!

    Temu bual eksklusif "Semikonduktor Sebatian" bersama Dr. Luo Ningsheng, Pengurus Besar Cissoid China          

Dr. Luo Ningsheng kini merupakan Pengurus Besar China untuk Syarikat Cissoid Belgium. Sebelum ini, beliau pernah bekerja dalam pasaran semikonduktor dan pengurusan perniagaan untuk beberapa syarikat semikonduktor Eropah dan Amerika, terutamanya yang bertanggungjawab untuk pasaran dan perniagaan China dan Asia Pasifik. Syarikat-syarikat ini termasuk Synaptics (NASDAQ: SYNA) di Amerika Syarikat, Silicon Data di Amerika Syarikat, PicoChip di United Kingdom, dan Innovative Micro Technology di Amerika Syarikat. Beliau menerima PhD dari Institut Fizik Teknikal Shanghai, Akademi Sains China, dan seterusnya menghabiskan bertahun-tahun sebagai cendekiawan pelawat di Eropah dan Amerika Syarikat yang terlibat dalam penyelidikan fizik bahan, termasuk penyelidikan fizik permukaan pepejal di Institut Max Planck untuk Dinamik Bendalir di Göttingen, Jerman, dan penyelidikan nanobahan semikonduktor di Jabatan Fizik di Universiti Louisville di Amerika Syarikat.

S 2021 bakal menjelang tiba. Menghadapi tahun baharu, bagaimana pandangan anda tentang perkembangan dan perubahan industri semikonduktor majmuk, dan apakah kesimpulan serta pandangan anda tentang tahun 2020? J Berikutan Tesla, pada tahun 2020, apabila BYD menerajui pelancaran rasmi kenderaan elektrik yang dipacu oleh MOSFET SiC di China, pengeluar kenderaan elektrik utama juga memberi lebih perhatian kepada aplikasi SiC dalam kenderaan elektrik. Dari segi OBC, DC-DC dan cerucuk pengecasan, MOSFET SiC yang agak rendah secara amnya boleh digunakan, yang boleh meningkatkan kecekapan dan mengurangkan isipadu dan berat sambil mengekalkan kos yang agak rendah. Untuk aplikasi pemacu motor, untuk mencapai kecekapan tertinggi dan kehilangan haba terendah, MOSFET SiC yang tinggi (iaitu, rintangan dalaman yang agak kecil) cenderung digunakan. Dari segi motor kenderaan elektrik, industri secara amnya telah mengesahkan bahawa penggantian IGBT tradisional dengan MOSFET SiC boleh meningkatkan kecekapan tenaga keseluruhan kenderaan sebanyak 5-10%, yang bermaksud ia boleh meningkatkan jarak pelayaran sebanyak 5-10% di bawah keadaan pek bateri yang sama, yang agak menarik. 2021 akan menjadi tahun apabila aplikasi SiC dalam bidang kenderaan elektrik mula meletup, kerana kekurangan berskala besar tahun ini adalah satu petanda. Di samping itu, GaN juga telah berkembang dengan sangat baik baru-baru ini, dan prestasi utamanya adalah dalam pengecas pantas untuk peranti mudah alih. Memandangkan ia melibatkan aplikasi elektronik pengguna, permintaannya akan menjadi sangat besar, jadi penghantaran GaN tidak lama lagi akan mengatasi peranti SiC dengan magnitud yang tinggi.

S Dengan perkembangan pesat 5G, kenderaan tenaga baharu, data raya, AI, IoT dan bidang teknikal lain, ia akan membawa banyak peluang kepada semikonduktor majmuk. Apakah cabaran dan peluang yang anda fikirkan dihadapi oleh semikonduktor majmuk? Semikonduktor majmuk (SiC dan GaN) sebagai peranti semikonduktor baharu yang ingin menggantikan peranti Si tradisional, cabaran terbesar ialah kawalan kos, yang melibatkan kawalan hasil pengeluaran dan skala pengeluaran. Hanya dengan terus meningkatkan kadar hasil dan mengembangkan skala pengeluaran, kos dapat dikurangkan secara beransur-ansur, sekali gus memenangi aplikasi meluas di pasaran. Cabaran juga merupakan peluang, dan ini juga merupakan tahap tertinggi bagi pelbagai pengeluar semikonduktor majmuk untuk memenangi dan memperoleh bahagian pasaran.

Silikon karbida (SiC) ialah bahan yang mempunyai prospek pembangunan yang hebat, terutamanya dalam aplikasi elektronik kuasa dan peranti frekuensi radio gelombang mikro. Ia kini mendapat perhatian yang besar. Bagaimanakah syarikat anda melihat perkembangan pasaran silikon karbida? Bagaimanakah untuk menggalakkan penaiktarafan dan pembangunan bahan silikon karbida? A

Apabila semikonduktor generasi ketiga seperti peranti semikonduktor kuasa SiC menjadi lebih matang dan popular, ia hanya akan menggantikan peranti Si dalam aplikasi pada peringkat awal. Walau bagaimanapun, pada peringkat kemudian, ia akan secara aktif memanfaatkan kelebihan prestasinya untuk mencipta banyak aplikasi baharu, iaitu, ia akan terlibat dalam aplikasi yang sebelum ini tidak dapat diakses oleh peranti Si. Contohnya, rintangan suhu tinggi yang wujud pada SiC adalah padanan yang sangat baik dengan peranti semikonduktor suhu tinggi Cissoid, yang akan mengubah corak reka bentuk sistem kuasa dengan ketara dan menyediakan jurutera reka bentuk dengan ruang baharu dan luas untuk pengembangan. Aplikasi ketumpatan kuasa tinggi suhu tinggi masa hadapan yang tipikal ini termasuk rangkaian kuasa kenderaan elektrik yang bersepadu secara mendalam, pesawat berbilang elektrik dan semua elektrik dan juga pesawat elektrik, stesen pengecasan storan tenaga mudah alih dan bank kuasa, dan pelbagai aplikasi kuasa di mana penyejukan cecair sangat terhad. 

Rangkaian kuasa kenderaan elektrik (motor, kawalan elektronik dan kotak gear) telah beralih ke arah tiga-dalam-satu, tetapi pada masa ini ia hanya disusun secara struktur bersama, yang merupakan integrasi yang lemah. Secara strukturnya, pada masa hadapan, integrasi mendalam rangkaian kuasa adalah laluan yang tidak dapat dielakkan, kerana ini boleh mengurangkan isipadu kira-kira satu pertiga, berat kira-kira satu pertiga, dan penggunaan dalaman kira-kira satu pertiga, dan boleh mengurangkan jumlah kos sebanyak 2 hingga 4 kali ganda. Walau bagaimanapun, bahagian kawalan elektronik akan disepadukan rapat dengan motor, dan integrasi mendalam akan meningkatkan ketumpatan kuasa dengan ketara. Suhu tinggi adalah cabaran terbesar yang tidak dapat dielakkan.

Dalam pesawat tradisional, tindakan mekanikal yang mengawal kemudi ekor, sayap, gear pendaratan, dan sebagainya bergantung pada transmisi hidraulik klasik. Sebagai cecair, minyak hidraulik sangat dipengaruhi oleh persekitaran dan mempunyai kos penyelenggaraan yang tinggi. Pada masa ini, terdapat trend ke arah elektrifikasi separa atau lengkap, iaitu konsep pesawat berbilang elektrik dan semua elektrik. Menggunakan motor elektrik dan bukannya litar minyak hidraulik pada pesawat untuk mencapai operasi mekanikal mempunyai kebolehpercayaan yang tinggi, kebolehjagaan yang kukuh, dan memudahkan reka bentuk sandaran berlebihan. Walau bagaimanapun, dilema terbesar ialah motor dan kawalan elektronik pada pesawat tidak dibenarkan dilengkapi dengan penyejukan air, dan hanya boleh bergantung pada penyejukan udara paksa dan penyejukan semula jadi. Oleh itu, untuk merealisasikan reka bentuk kawalan elektronik pesawat berbilang elektrik atau semua elektrik, atau pesawat elektrik, masalah teknikal utama yang perlu diselesaikan terlebih dahulu ialah suhu tinggi. 

Di samping itu, terdapat banyak senario aplikasi, terutamanya dengan populariti kenderaan elektrik secara besar-besaran, stesen pengecasan storan tenaga separa mudah alih dan bank kuasa mudah alih sepenuhnya akan mengisi jurang dalam pengecasan tetap secara berkesan dalam senario tertentu. Walau bagaimanapun, untuk aplikasi pengecasan mudah alih jenis ini, mekanisme penyejukan air bukan sahaja akan membawa beban berat dan isipadu tambahan, tetapi yang lebih penting, ia menggunakan tenaga elektrik yang tersimpan yang dibawanya. Oleh itu, penyejukan semula jadi akan menjadi cara terbaik untuk kawalan elektronik, tetapi masalah pengurusan haba sistem kawalan elektronik mesti dikendalikan dengan betul.

Selain daripada tiga aplikasi suhu tinggi biasa di atas, dalam banyak aplikasi perindustrian khas di mana penyejukan cecair sangat terhad, sistem kawalan elektronik akan menghadapi cabaran suhu tinggi yang sama. Teknologi kawalan elektrik suhu tinggi adalah kunci untuk merealisasikan aplikasi suhu tinggi di atas. Teknologi pelaksanaan terasnya ialah teknologi pembungkusan suhu tinggi peranti kuasa SiC dan teknologi litar pemacu suhu tinggi yang sepadan.

Bahan SiC dan struktur perantinya mempunyai rintangan suhu tinggi yang wujud, malah boleh menahan suhu 400 hingga 600°C di bawah keadaan vakum. Dalam aplikasi praktikal, untuk mengelakkan pengoksidaan yang disebabkan oleh pendedahan kepada udara, peranti SiC mesti dibungkus, dan jika ia ingin menahan suhu tinggi, ia mesti menggunakan pakej tahan suhu tinggi. Suhu simpang 150°C kini merupakan standard tertinggi dalam industri. Tahap suhu simpang 175°C baru sahaja mula didedahkan. Terdapat pakej separa piawai yang boleh digunakan. Pakej dengan suhu 200°C atau lebih tinggi mempunyai keperluan yang sangat ketat pada bahan dan proses pembungkusan, dan mesti disesuaikan mengikut ciri-ciri cip kosong untuk memastikan kekonduksian terma dan keperluan prestasi pelesapan haba.

Aplikasi peranti dan modul kuasa SiC tidak dapat dipisahkan daripada litar pemacu dan cip yang sepadan dengannya. Walau bagaimanapun, kebanyakan cip litar pemacu adalah peranti silikon biasa dan tidak dapat menahan suhu tinggi. Jika ia boleh berfungsi pada suhu tinggi seperti 175°C selama 1,000 jam, ia sudah jarang berlaku. Di samping itu, rintangan suhu tinggi hanyalah salah satu aspek masalah. Apa yang lebih serius ialah konsistensi prestasi peranti pada suhu tinggi. Prestasi peranti silikon biasa menjadi lemah dengan cepat melebihi 70°C, jadi ia tidak boleh digunakan pada suhu tinggi. Selepas lebih 20 tahun R&D dan ujian aplikasi yang inovatif, peranti silikon khas SOI Cissoid telah mencapai rintangan suhu tinggi 175°C dan boleh beroperasi secara berterusan selama 15 tahun. Prestasi ini mempunyai konsistensi yang sangat baik merentasi keseluruhan julat suhu dan merupakan tonggak yang menyokong aplikasi suhu tinggi SiC.

S: Sila kongsikan pandangan anda tentang bagaimana industri semikonduktor majmuk China harus belajar daripada pengalaman antarabangsa dan mempercepatkan pembangunan perindustrian. J Walaupun China bermula lewat dalam bidang semikonduktor majmuk dan ketinggalan di belakang negara asing, bidang ini sangat sesuai untuk mencapai pembangunan pesat di China. Terdapat tiga sebab utama. Pertama, proses semikonduktor majmuk pada asasnya pada peringkat mikron. Daripada bahan hingga peralatan, terdapat satu set lengkap sokongan rantaian perindustrian domestik, dan ia tidak akan dihadkan dengan teruk oleh keperluan untuk mengimport peralatan pembuatan nano yang halus (terutamanya mesin fotolitografi). Kedua, struktur peranti semikonduktor majmuk agak mudah dan tidak memerlukan sokongan EDA peringkat atasan yang sangat kompleks. Ia juga menghapuskan sekatan serius yang disebabkan oleh keperluan untuk import. Ketiga, China mempunyai pasaran aplikasi yang luas dan besar. Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa semikonduktor majmuk akan menjadi salah satu kejayaan penting untuk penambahbaikan industri semikonduktor China secara keseluruhan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, negara ini telah mementingkan industri pembuatan semikonduktor dan telah banyak melabur. Berpuluh-puluh fabrik wafer telah dimulakan, diperluas atau dibina. Terutamanya baru-baru ini, sesetengah orang dalam industri telah menyeru agar pemprosesan sistem mikroelektronik dianggap sebagai disiplin yang berasingan. Ini adalah fenomena yang sangat baik. Walau bagaimanapun, melihat fabrik wafer domestik, semuanya mempunyai kilang dan peralatan baharu, dan pelaburannya sangat besar. Apa yang paling kurang ialah bakat dalam bidang pembangunan proses, dan sistem untuk pengumpulan bakat dalam proses penyelenggaraan. Pemprosesan mekanikal tradisional, seperti mesin bubut, pengilangan dan pengimpal, mempunyai sistem tukang pelbagai peringkat yang dikaitkan dengan faedah dan subsidi untuk menggalakkan dan mengekalkan pembangunan profesion. Industri pemprosesan sistem mikroelektronik yang begitu penting harus mempunyai sistem latihan bakat yang lebih komprehensif.